C#设计模式——建造者模式（Builder Pattern）

1、建造者模式简介

1.1>、定义

　　建造者模式（Builder）将复杂的构建与其表示相分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

1.2>、使用频率

　　 中低

1.3>、原型模式应用

　　在软件系统中，有时候面临一个复杂对象的创建工作，该对象通常由各个部分子对象用一定的算法构成，或者按一定的步骤组合而成；这些算法和步骤是稳定的，而构成这个对象的子对象却经常由于需求的变化而不断变化。

　　生活中的例子，要组装一台电脑，它的组装过程基本是不变的，都可以由主板、CPU、内存等按照某个稳定方式组合而成。然而主板、CPU、内存等零件本身都是可能多变的。将内存等这种易变的零件与电脑的其他部件分离，实现解耦合，则可以轻松实现电脑不断升级。

2、建造者模式结构

2.1>、结构图

2.2>、参与者

　　建造者模式参与者：

　　◊ Builder：为创建一个Product对象的各个部件指定抽象接口；

　　◊ ConcreteBuilder

　　　　° 实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件

　　　　° 定义并明确它所创建的表示

　　　　° 提供一个检索Product的接口

　　◊ Director：构造一个使用Builder接口的对象；

　　◊ Product

　　　　° 表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程

　　　　° 包含定义组成部件的类，包括将这些部件装配成最终产品的接口

　　在建造者模式中，Director规定了创建一个对象所需要的步骤和次序，Builder则提供了一些列完成这些步骤的方法，ConcreteBuilder给出了这些方法的具体实现，是对象的直接创建者。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;


/// <summary>
/// 以组装电脑为例子
/// 每台电脑的组成过程都是一致的，但是使用同样的构建过程可以创建不同的表示(即可以组装成不一样的电脑，配置不一样)
/// 组装电脑的这个场景就可以应用建造者模式来设计
/// </summary>
namespace 设计模式之建造者模式
{
    /// <summary>
    /// 客户类
    /// </summary>
    class Customer
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 客户找到电脑城老板说要买电脑，这里要装两台电脑
            // 创建指挥者和构造者
            Director director = new Director();
            Builder b1 = new ConcreteBuilder1();
            Builder b2 = new ConcreteBuilder2();

            // 老板叫员工去组装第一台电脑
            director.Construct(b1);

            // 组装完，组装人员搬来组装好的电脑
            Computer computer1 = b1.GetComputer();
            computer1.Show();

            // 老板叫员工去组装第二台电脑
            director.Construct(b2);
            Computer computer2 = b2.GetComputer();
            computer2.Show();

            Console.Read();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 小王和小李难道会自愿地去组装嘛，谁不想休息的，这必须有一个人叫他们去组装才会去的
    /// 这个人当然就是老板了，也就是建造者模式中的指挥者
    /// 指挥创建过程类
    /// </summary>
    public class Director
    {
        // 组装电脑
        public void Construct(Builder builder)
        {
            builder.BuildPartCPU();
            builder.BuildPartMainBoard();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 电脑类
    /// </summary>
    public class Computer
    {
        // 电脑组件集合
        private IList<string> parts = new List<string>();

        // 把单个组件添加到电脑组件集合中
        public void Add(string part)
        {
            parts.Add(part);
        }

        public void Show()
        {
            Console.WriteLine("电脑开始在组装.......");
            foreach (string part in parts)
            {
                Console.WriteLine("组件"+part+"已装好");
            }

            Console.WriteLine("电脑组装好了");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 抽象建造者，这个场景下为 "组装人" ，这里也可以定义为接口
    /// </summary>
    public abstract class Builder
    {
        // 装CPU
        public abstract void BuildPartCPU();
        // 装主板
        public abstract void BuildPartMainBoard();
        
        // 当然还有装硬盘，电源等组件，这里省略

        // 获得组装好的电脑
        public abstract Computer GetComputer();
    }

    /// <summary>
    /// 具体创建者，具体的某个人为具体创建者，例如：装机小王啊
    /// </summary>
    public class ConcreteBuilder1 : Builder
    {
        Computer computer = new Computer();
        public override void BuildPartCPU()
        {
            computer.Add("CPU1");
        }

        public override void BuildPartMainBoard()
        {
            computer.Add("Main board1");
        }

        public override Computer GetComputer()
        {
            return computer;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 具体创建者，具体的某个人为具体创建者，例如：装机小李啊
    /// 又装另一台电脑了
    /// </summary>
    public class ConcreteBuilder2 : Builder
    {
        Computer computer = new Computer();
        public override void BuildPartCPU()
        {
            computer.Add("CPU2");
        }

        public override void BuildPartMainBoard()
        {
            computer.Add("Main board2");
        }

        public override Computer GetComputer()
        {
            return computer;
        }
    }
}

　　

3、建造者模式分析

介绍完了建造者模式的具体实现之后，让我们总结下建造模式的实现要点：

1. 在建造者模式中，指挥者是直接与客户端打交道的，指挥者将客户端创建产品的请求划分为对各个部件的建造请求，再将这些请求委派到具体建造者角色，具体建造者角色是完成具体产品的构建工作的，却不为客户所知道。
2. 建造者模式主要用于“分步骤来构建一个复杂的对象”，其中“分步骤”是一个固定的组合过程，而复杂对象的各个部分是经常变化的（也就是说电脑的内部组件是经常变化的，这里指的的变化如硬盘的大小变了，CPU由单核变双核等）。
3. 产品不需要抽象类，由于建造模式的创建出来的最终产品可能差异很大，所以不大可能提炼出一个抽象产品类。
4. 在前面文章中介绍的抽象工厂模式解决了“系列产品”的需求变化，而建造者模式解决的是 “产品部分” 的需要变化。
5. 由于建造者隐藏了具体产品的组装过程，所以要改变一个产品的内部表示，只需要再实现一个具体的建造者就可以了，从而能很好地应对产品组成组件的需求变化。